【摘要】本文通過(guò)理論分析不同制冷方式的使用場(chǎng)合，結(jié)合不同制冷方式實(shí)際運(yùn)行時(shí)的實(shí)際附加因素進(jìn)行總結(jié)分析，從而達(dá)到環(huán)保、節(jié)能的目的。
　　【關(guān)鍵詞】制冷方式；經(jīng)濟(jì)效益；能源利用
　　0前言
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)不斷加強(qiáng)和日益短缺的世界能源，使得提高能源利用率以及減少經(jīng)濟(jì)支出成為需要人工環(huán)境的工業(yè)的首要問(wèn)題。目前常用的制冷方式有蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、熱電制冷、空氣膨脹制冷、渦流管制冷、蒸氣噴射式制冷、磁制冷(高溫磁制冷，低溫磁制冷)、絕熱放氣制冷(G-M制冷機(jī)、脈管制冷機(jī)、電化學(xué)制冷)等。盡管任何伴隨有吸熱的物理現(xiàn)象在原則上都有可能用來(lái)制冷，但不同的制冷方式所獲得的制冷效果，或者同樣的制冷效果所需的經(jīng)濟(jì)代價(jià)是不同的。所以，在不同的場(chǎng)合采用何種最合適的制冷方式已成為當(dāng)今制冷行業(yè)研究的焦點(diǎn)。冷、吸收式制冷、吸附式制冷、熱電制冷方式的各自性能、特點(diǎn)分析適應(yīng)性，從制冷設(shè)備占地面積、初期投資、動(dòng)力配套和運(yùn)行費(fèi)用四個(gè)方面，分析評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益，為不同場(chǎng)合下選擇最佳制冷方式、減少能源浪費(fèi)提供依據(jù)。
　　1各種常用制冷方式的適用場(chǎng)合
　　1.1蒸氣壓縮式制冷的適用場(chǎng)合
　　蒸氣壓縮式制冷方式具有悠久的應(yīng)用歷史，技術(shù)十分成熟。根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)工況下單機(jī)制冷量不同，將蒸氣壓縮式制冷分為小型蒸氣壓縮式制冷（制冷量小于25kW）,主要用于商業(yè)零售，公共飲食，科研，衛(wèi)生和一般民用小型制冷裝置和空調(diào)；中型蒸氣壓縮式制冷（制冷量是25kW～550kW）,主要廣泛應(yīng)用于冷庫(kù)，冷藏運(yùn)輸，一般工業(yè)和民用制冷和空調(diào)裝置；大型蒸氣壓縮式制冷制（冷量大于550kW），用于石油化工物質(zhì)恒溫儲(chǔ)藏、大型空調(diào)。壓縮機(jī)是蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的“心臟”。蒸氣壓縮式制冷的工作性能和應(yīng)用場(chǎng)合隨壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不同而不同。活塞式制冷壓縮機(jī)的壓力范圍與制冷量都比較廣，壓力大小不隨輸氣量變化而變化�；钊�式制冷壓縮機(jī)還擁有制造材料要求比較低，加工容易設(shè)計(jì)和技術(shù)成熟等特點(diǎn)，使得活塞式蒸汽壓縮式制冷在大、中、小制冷場(chǎng)所都可以使用。此類壓縮機(jī)對(duì)于液機(jī)比較敏感，在類似場(chǎng)合要避免使用。離心式制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一般很高，工作氣體在葉輪中的流速比較大，且葉輪尺寸受到加工限制不能做太小，導(dǎo)致離心式蒸氣壓縮式制冷的輸氣量很大，制冷量也很大，所以大多使用在大、中制冷量場(chǎng)合，如：商業(yè)、民用的舒適性空調(diào)和工藝性大制冷量的中央空調(diào)系統(tǒng)，也適用于大型空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和石油化學(xué)工業(yè)的工物質(zhì)恒溫儲(chǔ)藏。若是將大機(jī)小用或大負(fù)荷變化工作易發(fā)生“喘振”，導(dǎo)致適用范圍窄，否則降低機(jī)組效率與經(jīng)濟(jì)效益，影響機(jī)組的壽命或造成基礎(chǔ)破壞。機(jī)組在滿負(fù)荷時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)、可連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可讓使用場(chǎng)合不要具有較高的土建要求，允許負(fù)荷小范圍波動(dòng)。螺桿式制冷壓縮機(jī)就其運(yùn)動(dòng)形式來(lái)看是一種介于容積式和速度式的壓縮機(jī)，其制冷量也介于活塞式蒸氣壓縮式制冷與離心式蒸氣壓縮式制冷之間，適用于采用氟利昂為工質(zhì)的大、中型制冷量場(chǎng)合，如工業(yè)、制藥、商業(yè)、交通運(yùn)輸中的冷藏冷卻以及一些空調(diào)設(shè)備。當(dāng)螺桿式壓縮機(jī)在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比時(shí)，容積效率高于活塞式壓縮機(jī)，在熱泵機(jī)組中廣泛運(yùn)用。螺桿式壓縮機(jī)具有液擊不敏感、熱效率高、排氣脈動(dòng)低、小排氣量時(shí)不喘振、在寬廣工況范圍內(nèi)效率高等特點(diǎn)，因此螺桿式壓縮機(jī)不僅具有活塞式壓縮機(jī)與離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)還彌補(bǔ)了兩者的缺點(diǎn)，在兩者未能使用的場(chǎng)合得到廣泛使用。機(jī)組泄漏量比較大，在需要使用具有可燃性、爆炸性、毒性等制冷劑的場(chǎng)合要避免使用螺桿機(jī)組。滾動(dòng)活塞式制冷機(jī)單機(jī)容量一般在10kW以下，廣泛用于家用冰箱、窗式與分體式房間空調(diào)器等中小型制冷量場(chǎng)合。滾動(dòng)活塞式壓縮機(jī)在相同制冷量情況下的體積要比其它形式壓縮機(jī)的體積要小40%~50%、質(zhì)量要小40%~50%，在空間較小場(chǎng)合里，適合使用滾動(dòng)活塞式蒸氣壓縮式制冷。滾動(dòng)活塞式壓縮機(jī)的吸氣過(guò)程與壓縮過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行，工作平穩(wěn)、振動(dòng)小，噪聲低，在需要低聲、平穩(wěn)的環(huán)境中可以廣泛使用。渦旋式制冷壓縮機(jī)是一種商品化新型壓縮機(jī)，其中開(kāi)啟式渦旋壓縮機(jī)可在汽車空調(diào)中運(yùn)用，全封閉式適用在小型空調(diào)。在采用變頻技術(shù)后，數(shù)碼渦旋式壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)范圍較廣泛，可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)從10%~100%能量調(diào)節(jié)，在使用單壓縮機(jī)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)、風(fēng)管送風(fēng)系統(tǒng)、冷水機(jī)組系統(tǒng)、熱泵機(jī)組和機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)等中小型制冷量場(chǎng)合得到使用。
　　綜上所述，蒸氣壓縮式制冷的驅(qū)動(dòng)一般采用電能，所以這些制冷方式通常使用在電力資源比較豐富區(qū)域。
　　1.2吸收式制冷的適用場(chǎng)合
　　與蒸氣壓縮式制冷一樣，吸收式制冷也是利用制冷劑汽化潛熱制取冷量。兩者主要區(qū)別在于前者依靠消耗熱能作為補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)制冷，后者是通過(guò)消耗機(jī)械能作為補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)制冷。吸收式制冷有多種分類方法，按驅(qū)動(dòng)熱源可分為蒸氣型、熱水型、直燃型；按驅(qū)動(dòng)熱源利用方式可分為單效、雙效、多效；按溶液循環(huán)流程可分為串聯(lián)流程、并聯(lián)流程、串并聯(lián)流程。
　　根據(jù)熱源溫度不同可采用不同機(jī)組。當(dāng)熱源溫度較高時(shí)，采用雙效機(jī)組，熱力系數(shù)可以達(dá)到達(dá)1.0以上；當(dāng)熱源溫度低時(shí)，采用單效熱水型吸收式制冷機(jī)，熱力系數(shù)偏低，在0.7~0.75；若熱源溫度更低（如60℃~80℃），制冷機(jī)的熱力系數(shù)更低，如兩級(jí)式制冷機(jī)的熱力系數(shù)為0.40；在兩級(jí)制冷機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)的多效制冷機(jī)的熱力系數(shù)為0.58，二段式熱水型吸收式制冷機(jī)（熱水進(jìn)出口溫度為130℃~68℃）的熱力系數(shù)為0.744。一般來(lái)說(shuō)，從熱效率角度考慮，串并聯(lián)是最高，其次是并聯(lián)，再次是串聯(lián)。串并聯(lián)循環(huán)比并聯(lián)循環(huán)COP值約高3%。但從操作與調(diào)節(jié)角度考慮，串聯(lián)流程比較簡(jiǎn)單。由此可見(jiàn)，不同溫度熱源或制冷劑流程，機(jī)組的系數(shù)不盡相同，而合理的根據(jù)使用場(chǎng)合條件進(jìn)行選擇成為使用吸收式機(jī)組關(guān)鍵。
　　在化工業(yè)、冶金業(yè)及輕工業(yè)中可依靠大量廢棄蒸氣或熱水做為驅(qū)動(dòng)能源進(jìn)行制冷，不僅提高能源綜合利用率，而且也能減輕環(huán)境污染，還能降低運(yùn)行成本。在電力資源緊張且燃料充足的場(chǎng)合，如氣礦、油礦、煤礦等可以采用直燃型的吸收式制冷機(jī)組，可以就地取材，減少燃料的運(yùn)輸費(fèi)用，也避免能量之間轉(zhuǎn)換浪費(fèi)。在太陽(yáng)能充足場(chǎng)合，通過(guò)改變工質(zhì)對(duì)的使用可以直接利用太陽(yáng)能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如使用水—溴化鋰—硫氰酸鋰三元溶液、硫氰酸鈉—氨、R22—E818等工質(zhì)對(duì)。在氨、乙醇作為制冷劑時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)低溫制冷（0℃以下）。吸收式制冷的熱力系數(shù)比蒸氣壓縮式制冷低，在有多余的驅(qū)動(dòng)能源場(chǎng)合使用，可通過(guò)降低運(yùn)行成本體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。所以應(yīng)該因地制宜選擇合理、高效方式。整個(gè)機(jī)組中只有泵是運(yùn)動(dòng)部件，其余都是靜止設(shè)備，所以振動(dòng)、噪聲都很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)基建要求不高，可在露天、樓頂安裝，適用于船艦、醫(yī)院、賓館等要求振動(dòng)與噪聲小的場(chǎng)合。
　　1.3吸附式制冷的適用場(chǎng)合
　　吸附式制冷是依靠太陽(yáng)能進(jìn)行工作，在太陽(yáng)能充足場(chǎng)合使用最為理想，既沒(méi)有污染，又是一次性投資。此種制冷方式的效率低且間斷性大，也受天氣影響，不適用于需要連續(xù)大制冷量場(chǎng)合。對(duì)于個(gè)體家庭來(lái)說(shuō)，使用吸附式制冷，在提供制冷同時(shí)，還可以利用吸附劑吸附吸附質(zhì)時(shí)放出的吸附熱，提供家庭熱水或充當(dāng)冬季采暖熱源。
　　使用化學(xué)吸附工質(zhì)對(duì)以及對(duì)吸附床進(jìn)行熱傳遞強(qiáng)化改造，可以實(shí)現(xiàn)利用吸附式制冷制冰，若將此方法與冰蓄冷方法結(jié)合，作為空調(diào)系統(tǒng)冷源，可以實(shí)現(xiàn)全天性提供冷量。吸附式制冷在采用不同的固體吸附劑（如：低溫?zé)嵩吹墓枘z—水系統(tǒng)，較高溫?zé)嵩吹姆惺?mdash;水系統(tǒng)）后可進(jìn)行大部分低品位余熱資源回收，進(jìn)行制冷，如車輛尾氣、漁船柴油機(jī)尾氣、鍋爐煙氣等方面。這樣提高了燃料的綜合利用，也減少了環(huán)境的污染。
　　1.4熱電制冷的適用場(chǎng)合
　　熱電制冷是一種利用溫差電效應(yīng)（即帕爾貼效應(yīng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷。由于體積較小，使用在微型場(chǎng)合，發(fā)揮其它制冷方式所不能發(fā)揮到的作用。
　　熱電制冷在電子器件上使用，使其能夠在恒溫及較小精度中工作；熱電制冷在工業(yè)上的運(yùn)用，可以提供高真空?qǐng)龊希�以及�?duì)工業(yè)氣體含水量測(cè)定與控制；熱電制冷在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用，如手術(shù)麻痹、冷凍止血、冷凍切除白內(nèi)障等，還可以制作藥用的熱電冷藏箱，用于保存血漿、疫苗、血清、藥品等；在電源充足，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不作為首要考慮問(wèn)題的應(yīng)用場(chǎng)合，取熱電制冷可靠、簡(jiǎn)單、無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、無(wú)工質(zhì)泄漏長(zhǎng)處，用以空調(diào)或冷藏裝置，如核潛艇、衛(wèi)星站、飛機(jī)、地下建筑的空調(diào)器。
　　2經(jīng)濟(jì)效益分析
　　不同制冷方式的投資成本和運(yùn)行成本有所不同，在使用上存在經(jīng)濟(jì)差異。上述的四種制冷方式中，蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷無(wú)論是在民用還是工業(yè)使用中都占有很大一部分。而吸附式制冷只是在一般家庭及回?zé)嵛�附中使��，做為常用制冷方式是比較少，主要由于間斷性比較強(qiáng)、效率低。熱電制冷是現(xiàn)代先進(jìn)科技發(fā)展的制冷方式，同時(shí)也是使用在特殊場(chǎng)合，其它制冷方式很難替代，在使用時(shí)經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有過(guò)多要求。在此只將蒸氣壓縮式制冷與吸收式制冷進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較，不把吸附制冷與熱電制冷參與比較。
　　2.1電力制冷設(shè)備與溴化鋰吸收式制冷設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用比較
　　2.1.1制冷
　　某市夏季空調(diào)按100天計(jì)算，每天供冷10小時(shí)，電費(fèi)按每千瓦0.76元計(jì)算，煤氣費(fèi)按每標(biāo)準(zhǔn)立方米1.2元計(jì)算。電力制冷設(shè)備與溴化鋰吸收式制冷設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。從表中可見(jiàn)溴化鋰吸收式制冷的運(yùn)行費(fèi)用約是電力設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用的兩倍。
　                                                         　表1制冷運(yùn)行費(fèi)用比較
　　          
　　我國(guó)有些省、市已實(shí)行按時(shí)段收取電費(fèi)，峰時(shí)、平時(shí)、谷時(shí)段的電價(jià)相差幾倍，如果電力制冷設(shè)備和蓄冷技術(shù)相結(jié)合，谷時(shí)用電力制冰蓄冷，會(huì)使電力制冷設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用更低。若吸收式機(jī)組使用在燃料資源豐富地區(qū)，或者是與其它產(chǎn)業(yè)進(jìn)行聯(lián)產(chǎn)，充分將其多余熱氣或熱水利用，可減少機(jī)組運(yùn)行成本，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
　　                                                             表2直燃式成本回收
　　                         
　　蒸汽(熱水)式溴化鋰機(jī)組安裝在擁有廢棄余熱（余熱可以達(dá)到使用要求）的場(chǎng)合，它的運(yùn)行成本就僅僅是運(yùn)動(dòng)部件電費(fèi)，此種情況下的運(yùn)行成本僅僅約為電力制冷機(jī)組運(yùn)行成的10%，在使用了若干年后就可以將成本收回見(jiàn)表3。

                                                                         表3蒸汽式成本回收

　                               　　　                           
　　在熱—冷聯(lián)產(chǎn)的情況下，吸收式制冷機(jī)組相對(duì)于電力制冷機(jī)組可在6年左右的時(shí)間將成本收回（在機(jī)組使用壽命內(nèi)，如表4所示），之后的運(yùn)行成本就低于了電力制冷機(jī)組。由此看來(lái)吸收式機(jī)組在聯(lián)產(chǎn)情況下使用具有較大的優(yōu)勢(shì)。
　　                                                          表4各類形式制冷機(jī)組的使用壽命
　　                            
　　2.1.2制熱
　　目前大型取暖場(chǎng)合大都采用鍋爐或熱泵型式，而每種形式都有自身的特點(diǎn)。鍋爐是直接采用燃燒燃料，以物體的內(nèi)能直接換取熱能，這樣存在熱效率，其效率理論上是小于1，并將影響到能源的利用率，況且當(dāng)今的自然能源越來(lái)越緊缺，使其在今后的發(fā)展受到一定的制約。熱泵則是通過(guò)制冷劑的相變不斷的從空氣中吸取熱量，其效率理論上是大于1。但是由于當(dāng)今各地各種能源價(jià)格不同，存在在相同情況下的運(yùn)行費(fèi)用不同的可能，甚至熱泵的運(yùn)行費(fèi)用將超過(guò)鍋爐。
　　與鍋爐（電、燃料）和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比，水源熱泵具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因鍋爐供熱僅能將90%～98%的電能或70%～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量供用戶使用。故水源熱泵可節(jié)省70%以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省50%以上。由于水源熱泵熱源溫度全年穩(wěn)定在10℃～25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5～4.4，與傳統(tǒng)空氣源熱泵相比高出約40%，其運(yùn)行費(fèi)用比普通中央空調(diào)節(jié)省40%～50%。如圖所示，以北京市為例，對(duì)各種采暖方式的費(fèi)用進(jìn)行比較。
　　綜上經(jīng)濟(jì)分析闡明了電力機(jī)組和吸收式機(jī)組在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)缺點(diǎn)，在制冷方式選擇時(shí)候要進(jìn)行多方面分析，要綜合考慮所有可能影響到的因素，這樣才能選擇最合理的制冷方式。
　　3結(jié)語(yǔ)
　　如今隨著科技的不斷進(jìn)步，制冷方式也日趨多元化。在選擇制冷方式時(shí)要考慮的因素也將越來(lái)越多。經(jīng)過(guò)分析可知在電力資源比較豐富的區(qū)域可采用蒸氣壓縮式制冷；在擁有豐富的燃料或是溫度較高的廢棄蒸氣、熱水場(chǎng)合可以考慮使用吸收式制冷；在太陽(yáng)能比較豐富或環(huán)保要求較高的區(qū)域可以采用吸附式制冷；在空間微小或是溫度要求比較低的場(chǎng)合可以采用熱電制冷。本文通過(guò)理論分析不同制冷方式的使用場(chǎng)合，結(jié)合不同制冷方式實(shí)際運(yùn)行時(shí)的實(shí)際附加因素進(jìn)行總結(jié)分析，使得制冷方式使用場(chǎng)合分析上還不夠完善；在經(jīng)濟(jì)性分析方面引用數(shù)據(jù)詳細(xì)比較了常用蒸氣壓縮式制冷和吸收式制冷的經(jīng)濟(jì)性，而其它的制冷方式的經(jīng)濟(jì)性未能夠在本篇文章中體現(xiàn)出來(lái)。總之節(jié)能、環(huán)保、合理、經(jīng)濟(jì)、安全將是人民生活和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制冷方式選擇的重要因素。